авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«Н.К. Чертко Э.Н. ЧЕРТКО ГЕОХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Минск Издательский центр БГУ 2008 УДК 550.4 ББК ...»

-- [ Страница 2 ] --

гиперлипидемия, гипотония, кардиопатия (использование до 1,5 мг/л хлористого ко бальта для улучшения органолептических свойств пива приводит к остановке сердца – при продолжающейся электрической деятельности проводящей системы сердца), полицитемия. Токсичная доза 500 мг.

Используется в керамике, для получения магнитных сплавов, катализаторов, художественных красок.

НИКЕЛЬ Пластичный металл, устойчив к коррозии, не реагирует со ще лочами и растворяется в кислотах. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 14. В природе распространен стабильный 58Ni (68,27 %), искусственный радионуклид 59Ni с максимальным периодом полурас пада 7,6 104 лет c и типом распада. Радиус Ni2+– 78, Ni3+– 62, атомный – 124,6 пм. Основная линия в атомном спектре составляет 341,476;

352,454 нм.

Кларк никеля в земной коре – 80 10–4 % (7.10–3), кислых поро дах – 8 10–4, основных – 1,6 10–2, ультраосновных – 2,2 10–1, поч ве 4 10–3, золе растений – 5 10–3 %, речных водах – 0,3 мкг/л.

Устойчивость конфигурации и высокая поляризация никеля определяет его геохимические свойства. Энергетически двухвалент ные элементы, такие как никель, кобальт, магний и железо, близки между собой и взаимно замещаются. Он практически полностью за хватывается протовыделениями железа, поэтому накапливается в глубинах земной коры. В земном ядре его примерно в 500 раз больше, чем в кремниевой оболочке земной коры. Если в магме обособляется сульфидная часть, то никель почти полностью связывается с ней.

Сульфиды никеля выпадают в начальные фазы пневматолита и позд нее.

Эндогенные концентрации связаны с базитовыми и гипербази товыми магмами подкоровых очагов. В ультраосновных породах ни кель связан с оливинами, в которых он изоморфно замещает Fe и Mg, и его концентрации достигают иногда 0,4 %. Никель характеризуется большим сродством c S, поэтому при достаточной концентрации ее в магматическом расплаве он обособляется в виде сульфидов вслед ствие ликвации расплава на силикатную и сульфидную фазы. Вместе с Ni в сульфидный расплав переходит Cu, Co, Pt, часть Fe. Вслед ствие этого образуются специфические по составу сульфидные медно никлевые руды. Из гранитоидных магм Ni иногда может выноситься гидротермальными растворами вместе с Co, As, S, Bi, Ag, U и образо вывавть жильные месторождения сульфидов и арсенидов.

Экзогенные концентрации отмечаются в корах выветривания, формирующихся в массивах серпентинизированных гипербазитов.

Никель накапливается в виде гидросиликатов коллоидального типа, нередко связанных с высоким содержанием магния, окислением и ще лочной реакцией.

Известно 45 минералов никеля. Основные соединения: сульфи ды (20), силикаты (12), арсенаты (8), ванадаты (8). Геохимические ба рьеры кобальта: восстановительный сероводородный, термодина мический, сорбционный, щелочной. Мигрирует в кислых водах окис лительной и восстановительно-глеевой обстановок.

В организме человека содержится около 12 мг никеля: в крови – 80 мкг/л (плазма и эритроциты – поровну);

в печени и селезенке – по 20 мкг;

в костном мозге – 30 мкг. Суточное потребление его с пищей – 60–600 мкг. Период полувыведения никеля – 350 суток. Токсичная доза его – 50 мг.

Никель индуцирует синтез фосфатидилсерина (стабилизация мембран), эритроцитов (синергизм с Co), тестостерона, гликогена;

стимуляторов активности макрофагов. Он активирует ферменты: ар гиназы, карбоксилазы, ацетил-СоА-синтетазы, метилдегидрогеназы, альфа-амилазы, трипсин, уреазы. Ингибирует кислую фосфатазу, участвует в регуляции работы катехоламинов. В растительных про дуктах его больше, чем в продуктах животного происхождения.

Заболевания, вызванные недостатком никеля: гиперхолестери немия, снижение резервных запасов гликогена, анемия, атрофия се менников, задержка развития.

Заболевания, вызванные избытком: кератит, кератоконъюкти вит, лейкома (бельмо) роговицы, альвеолиты и бронхиолиты, корона роспазм, дуоденит, снижение иммунитета, повышение риска заболе вания раком легких и почек.

Используется в сплавах, в металлических перекрытиях и катали заторах, для изготовления монет.

МЕДЬ Красноватый пластичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 18. В природе распространены стабильные изото пы 63Cu и 65Cu (соответственно 69,17 и 30,83 %). Искусственные ра дионуклиды 64Cu и 67Cu короткоживущие (T1/2 = 12,7 ч. и 61,9 ч. соот ветственно). Радиус Cu+ – 96, Cu2+ – 72, атомный – 127 пм. Основные линии в атомном спектре – 324,754 (AA), 327,39 нм.

Кларк меди в земной коре составляет 5 10–3 % (5,3.10-3), в кис лых породах – 1 10–3, в основных – 1 10-2, почве – 2 10–3, золе рас тений – 2 10–2 %, речных водах – 7 мкг/л.

В глубинных соединениях медь одновалентная, как в первичных сульфидах и куприте (Cu2O). Все остальные минералы отвечают ва лентности два. Разноквантовый характер в строении двухвалентной меди типа купро ведет к высокой поляризации и энергии решеток со единений, понижению растворимости при осаждении гидратов, силь ному поглощению абсорбентами, окраске комплексных солей, увели чению летучести галоидных соединений, понижению твердости мине ралов. Для одновалентных соединений меди характерна слабая, для двухвалентных – сильная миграция ионов. Легко растворимы галоиды и сульфаты меди, но ее осаждают ионы CO3, SiO4, PO4, AsO4.

Медь легко отделяется от магмы при дифференциации основ ных пород. При гидротермальном процессе главное осаждение меди происходит около 400–300 °С. Эндогенные магматические концентра ции связаны с основным (сульфидные медно-никелевые, колчедан ные) и кислым (скарновые, меднопорфировые) магматизмом.

В гипергенной обстановке медь фиксируется преимущественно анионами CO3, SiO3. Концентрации отмечены в зонах вторичного сульфидного обогащения, а также в терригенных осадках лагунных и дельтовых фаций.

Известно более 170 минералов меди, из них преобладают суль фиды (47 %), фосфаты (35 ), сульфаты (18 ) и галоиды (18 %). Про мышленное значение имеют: самородная медь Cu (92 %), халькопирит (CuFeS2 – 4,5 ), борнит (Cu5FeS4, – 63,3);

халькозин (CuS2 – 79,8), куба нит (CuFe2S3 – 22–24), ковеллин (CuS – 66,5), куприт (Cu2O – 88,8), малахит (CuCO3. Cu(OH)2 – 57,4), азурит (2CuCO3. Cu(OH)2 – 55,3 %).

Геохимические барьеры меди: сорбционный, нейтральный, вос становительный, термодинамический. Хорошо мигрирует в кислых водах окислительной и восстановительно-глеевой обстановок в форме комплексных соединений.

В организме человека содержится 72 мг меди: в печени – 30 %, кости и мышцы – 30 %. Суточное потребление с пищей 2–6 мг. Пери од полувыведения – 30 суток. Токсичная доза – более 250 мг.

Медь занимает второе место после железа в качестве катализа тора окислительно-восстановительных процессов, кроветворения (участвует в синтезе коллагена, эластина, гемоглобина);

в фагоцитозе;

коррегирует функции витаминов A, B, P, PP, C;

стабилизирует тиоло вые группы. Голубая кровь с гемоцианином содержит медь. Улучшает работу аминокислоты тирозина. Естественные источники: телячья и баранья печень;

эмментальский сыр, какао, пивные дрожжи, огурцы, фундук, шиповник, устрицы, рыба, соя, чечевица. Чем больше меди в пище, тем она хуже всасывается. Абсорбция меди ухудшается в при сутствии элементов Mo, Ca, Zn, Cd, Pb, Mn.

Заболевания, вызванные недостатком меди: дисплазия соедини тельной ткани, нейродегенерация, гипохромная анемия, экзема.

Растения-концентраторы меди: бобовые.

Используется в технике и электронике.

ЦИНК Цинк является сильным восстановителем среди металлов. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 23. В природе распространены Zn (48,6 %), 66Zn (27,9 ), 68Zn (18,8 ), 67Zn (4,1 ), 70Zn (0,6 %), радио нуклид 65Zn с Т1/2 243,8 дней, и типом распада. Радиус Zn2+ – 83, атомный – 133,2 пм. Основная линия в атомном спектре – 250,199 нм.

Кларк цинка в земной коре составляет 75 10–4 % (6,8.10–3), почве – 5 10–3, золе растений – 9 10–2 %, речных водах – 20 мкг/л.

Цинк, в основном, равномерно распределяется среди солеобра зующих ионов: силикатов, фосфатов, арсенатов, ванадатов, карбона тов и сульфидов. Он образует ионы типа купро с сильной поляризаци ей. Захватывает железо и галлий и удерживается марганцем, кадмием и индием. Склонен к реакциям комплексообразования. Органические соединения цинка хорошо растворимы в воде.

Эндогенные концентрации цинка отмечены в остаточных диф ференциатах магматических очагов и выносятся гидротермальными растворами в виде комплексных соединений. Осаждаются в форме сульфидов при температурах ниже 300 °С в обстановке нейтрализации растворов в присутствии серы. Подавляющая часть промышленных месторождений принадлежит к смешанному эндогенно-экзогенному типу, формирование которого обусловлено осадочными и осадочно метасоматическими процессами, происходящими в местах разгрузки эндогенных гидротермальных растворов на морском дне, в придонных осадках, в трещинных зонах рудопроводящих структур. В суль фидных жилах, в основном, образуется цинковая обманка с концен трацией ряда редких элементов. Цинк почти полностью уходит в пневматолиты.

В зоне гипергенеза сульфиды цинка легко окисляются и перехо дят в форму растворимых солей в соединении с Cl–, [NO3]–, [SO4]2–.

Однако они могут осаждаться анионами [CO3], [SiO4], [PO4]. Может накапливаться в карбонатной среде в виде смитсонита.

Соединения цинка встречаются довольно часто в природе. Ос новные минералы: сфалерит ZnS (67 % Zn), содержащий примеси Cd, In, Ga, Ge, и вюртцит ZnS (63), смитсонит ZnCО3 (52), каламин Zn4[Si2O7](OH)2.H2O (53,7 %). Главные промышленные минералы свинцово-цинковых руд – галенит PbS и сфалерит.

Геохимические барьеры: восстановительный сероводородный, щелочной, сорбционный, испарительный, термодинамический. Ми грирует в кислых водах окислительной и восстановительно-глеевой обстановках.

В организме человека содержится 1,4–2,4 кг цинка, в плазме крови –- 20 мкмоль/л, эритроцитах – 160, лейкоцитах – 1,6 ммоль/л.

Он концентрируется в поджелудочной железе, гипофизе, половых же лезах. Суточное потребление с пищей – 0,013 г, период полувыведе ния 245 суток, токсичная доза не установлена.

Цинк участвует во многих жизненных процессах. Его называют «уличным регулировщиком» в организме, так как направляет эффек тивное течение процессов, поддерживает работу ферментных систем клеток. Он регулирует постоянство состава крови и рН. Цинк улучша ет всасывание белка, лизина, глутаминовой кислоты, цистеина, гисти дина, лактозы, гонадотропина, глюкокортикостероидов, а также вита мина А. Он усиливает синтез специфического переносчика для вита мина А, который регулирует кинетику цинка. Ухудшает всасывание фитиновой кислоты, фосфатов, Ca, Cu, Cd, Mg.

Естественные источники цинка: бобы, пшеничные отруби, семя кунжута, дрожжи, кленовый сироп, семечки, желток, яйца, мясо яг ненка и индейки, рыба, свинина.

Заболевания, вызванные недостатком цинка: задержка роста и развития, нарушение кожных покровов, костеобразования и кроветво рения, снижение иммунитета, нарушения психики и воспроизводства, гемохроматоз, болезнь Вильсона, кистозный фиброз поджелудочной железы, железодефицитная анемия, таллассемия, хронический язвен ный дерматит, блефароконъюктивит, фотофобия, эрозионно-язвенный стоматит, нарушения аппетита, диарея, парагевзия (нарушения вкуса), параосмия (нарушения обоняния), гепатоспленомегалия (вплоть до цирроза печени), половые дисфункции.

Заболевания, вызванные избытком цинка: угнетение роста, ане мия, снижение энзимной активности, иногда дефицит Fe и Сu. Токси ческая доза 150–600 мг, летальная – 6 г, оптимальная – 60 мг в день.

Растения-концентраторы цинка: злаковые.

Используется в сплавах, аккумуляторных батареях и быту.

ГАЛЛИЙ Рассеянный, токсичный, мягкий металл. Число изотопов галлия с учетом ядерных изомеров – 23. Распространены в природе 69Ga (60,11 %) и 71Ga (39,89 %). Период полураспада искусственных ради онуклидов исчисляется часами и сутками. Радиус Ga3+ – 62, Ga+ – 113, атомный – 122,1 пм. Линия в атомном спектре – 639,65 нм.

Кларк галлия в земной коре составляет 18 10–4 % (1,7.10 –3), в магматических породах содержание растет от 0,2 10–3 в ультрабазитах до 1,8 10–3 в базитах и 4 10–3 в кислых и щелочных. Кларк в поч ве равен 1,7 10–3 % (12,3 г/т), золе растений – 0,02 – 0,30 мг/кг, речных водах – 0,09 мкг/л.

Галлий не образует собственных минералов и рассеян в приро де. Все четыре элемента, которые его окружают в Периодической си стеме (цинк, алюминий, германий, индий), мигрируют совместно с ним. Наибольшие концентрации рассеянного галлия связаны с высо котемпературными процессами пегматитового или пневматолитового генезиса. Он эндокриптно улавливается железом и цинком в сульфид ной фазе, алюминием и железом – в пегматитовом процессе. Отмече но повышенное содержание галлия в боксите и золе углей.

Собственные минералы редкие: галлит – CuGaS2 (32 % Ga).

Может концентрироваться в гранитах, нефелиновых сиенитах, алю миниевых и цинковых рудах. В почвах большее содержание его на щелочных породах. Добывается из руд Al, Zn, Cu, углей, фосфоритов.

Геохимический барьер галлия кислородный. Элемент малопо движный в большинстве обстановок при частичной миграции в силь нокислой среде.

В организме человека содержится в мышечной ткани примерно 0,14 10–6 % галлия, в крови – до 0,08 мг/л. Период полувыведения 6–.

12 суток. Токсичная доза не установлена. Концентрируется в костной ткани, почках, печени, а также в злокачественных образованиях, в зо нах роста и заживления костей. Растения-концентраторы: мхи, ли шайники.

Используется в световодах, при производстве микроволнового оборудования. В соединения с P, As, Sb обладает свойствами полупро водников.

ГЕРМАНИЙ Рассеянный, нетоксичный, хрупкий неметалл. Устойчив к воз действию воздуха, воды, кислот (кроме азотной) и щелочей. Гомолог кремния и углерода. Проявляет кроме сульфуро-сидерофильных свойств окси- и органофильные, что определяет многообразие путей его миграции. Наиболее устойчивы соединения Ge (II) и Ge (IV). Чис ло изотопов с учетом ядерных изомеров – 24. В природе наиболее распространен 74Ge (36,5 %). Искусственные радионуклиды имеют короткий период полураспада от нескольких часов до 288 дней. Ради ус Ge2+– 90, Ge4+– 272, атомный – 122,5 пм. Основная линия в атом ном спектре – 206,866 нм.

Кларк германия в земной коре около 1,8 10–4 % (1,4.10–4), почве – 5 10–4, золе растений – 1,4 10–3 %, речных водах – 0,11 мкг/л.

Свойства германия близки к кремнию и олову. В природе встре чается как примесь к силикатам, ниоботанталатам в виде аниона [GeO4]4– в незначительных количествах. Рассеян в разных геофазах и геозонах. Типичные спутники – сульфиды серебра и меди, станин, цинковая обманка, частично соединения сульфида висьмута. Отмече на высокая концентрация германия в золе каменного угля (до 1,5 %).

Некоторые его соединения летучи. В эндогенном процессе оксифиль ные и сидерофильные свойства преобладают над сульфурофильными.

В экзогенном процессе накапливается в железных и угольных место рождениях, в условиях активной вулканической деятельности.

Известно 20 минералов германия, из них 8 сульфидов и 12 окси дов. Собственные месторождения германия формируют: германит Cu(Fe0,5(Fe0,5Ge0,5) (Ge2,7 – 10,6 %), реньерит Cu(FeGeS)4 (Ge5,9 – 8,7 %).

Извлекают как побочный продукт очистки Zn и Cu из бурого угля. Во многих минералах значительная часть германия приходится на легко растворимую форму (50–100 %).

Геохимические барьеры германия: сорбционный, кислородный.

Соединения германия слабо подвижные.

Поиск германия проводится сильно телескопированных место рождений, связанных с геофазами I–К. Благоприятные признаки – наличие сульфидов олова, руды Sb, As, Ag. Возможен поиск в золе уг лей, сланцев, битумов.

В организме человека содержится 0,44 мг (в крови) германия.

Суточное потребление его с пищей – 0,4–1,5 мг. Период полувыведе ния составляет около 320 суток. Органическое соединение германия [Ge(CH2CH2COOH)O1 n] синтезировано в Японии проф. Асаи в каче стве противоракового средства. Обладает также защитным свойством против радиоактивного облучения, понижает кровяное давление, вы зывает обезболивающее действие. Растения-концентраторы: хвойные, хвощи, папоротники, женьшень, алоэ, чеснок, черная плесень, некото рые виды грибов и лишайников.

Используется в полупроводниках, сплавах, специальных стеклах для инфракрасной оптики.

МЫШЬЯК Редкий, токсичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 21. В природе известен стабильный 75As (100 %). Искус ственные радионуклиды имеют короткий период полураспада. Радиус As3+– 69, As5+– 46, атомный – 125 пм. Основная линия в атомном спек тре – 193,759 нм.

Кларк мышьяка в земной коре – 1,5 10–4 % (1,8.10–4), почве – 5– 10–4, золе растений – 3 10–5 %, речных водах – 2 мкг/л.

Геохимия мышьяка более сходна с сурьмой и висьмутом, чем с фосфором. Его свойства зависят от рН среды и термодинамических условий. В природе встречаются следующие валентности и заряды:

As3+, As3–, As5+, [AsO4]3–.

Известны минеральные виды арсенатов с Fe3+, Cu, Pb, Zn, Co, Bi, U, Ca, Mg (около 60), многочисленны сульфоанионы (35). В гипер генной зоне ведущее место занимает As5+, однако более устойчивы со единения As3+. Формирование минеральных видов мышьяка в гипо генных условиях протекает в геофазах области пневматолитов и гид ротермалитов в интервале температур 400–250 °С. Здесь характерна связь его с золотом, серебром шеелитом в арсенопиритах кислых по род и их дериватов в геофазах I–K с Ag, Sb, Pb, нередко с Br, Co, Ni с кислыми и более основными породами;

в высоко расположенных магматических очагах (тип вулканический). Известны его скопления в термах и эманациях молодых вулканических районов с наличием аурипигмента, реальгара. Мышьяк сорбируется глинами и илами, ар сенаты мигрируют в океан.

Известно 368 минералов мышьяка (преобладают гипергенные), из них 213 гидроарсенаты и арсенаты. Основное количество их пред ставлено в силикатной форме.

Геохимический барьер мышьяка восстановительный сероводо родный. Элемент слабо подвижный в любой обстановке.

В организме человека содержится 18 мг мышьяка, в цельной крови – 2,5 мг. Суточное потребление с пищей – 1 мг. Период полу выведения – 1–40 суток. Токсичная доза его 5–50 мг, летальная – 50– 340 мг. Соединения As (III) более токсичны, чем As (V). Мышьяк участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, может заме нять фосфор. Активирует SH-содержащие ферменты (метилтрансфе разы) и угнетает их при интоксикации. Токсичность его снижается со лями FeSO4 и CaCO3, фосфорными удобрениями.

Естественные источники мышьяка: морская рыба (особенно пе чень), устрицы, креветки (147 мг/кг), лангусты, коровье молоко. В морской воде содержится 2–5 мкг/л.

Заболевания, вызванные недостатком мышьяка: повышение со держания в организме Cu и Mn, нарушение функции хромосом и ми тохондрий, угнетение рождаемости и роста.

Заболевания, вызванные избытком мышьяка: депрессия, рас стройство памяти, речи, слуха, зрения, обоняния, внимания;

пораже ние кожи и ее придатков;

рак гортани, глаз;

белокровие;

энтероколит;

аномалии скелета и мочеполовой системы;

замедление роста.

Растения-концентраторы: планктон, съедобные грибы. В расте ниях стимулирует фиксацию азота и рост ряда азотобактерий. Много его содержится в растительных маслах.

Используется в сплавах, полупроводниках, пестицидах, стеклах.

Входит в состав боевых отравляющих веществ (иприт, люизит).

СЕЛЕН Неметалл серого цвета. Красный цвет имеет аморфный селен.

Меняется электропроводность в зависимости от освещения. На возду хе горит, не взаимодействует с водой, растворяется в концентриро ванных щелочах и кислотах. Сходен с S и Te и относится к элементам сульфурофильной группы.

Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 26. Наиболее рас пространен стабильный 80Se (49,8 %). Искусственные радионуклиды имеют короткий период полураспада (дни, месяцы) с образованием и частиц. Радиус Se4+ – 69, Se2–– 191, атомный – 215,2 пм. Основная линия в атомном спектре – 1032,726 нм.

Кларк селена в земной коре 5 10–6 % (8 10–6). Он понижается в магматических породах от 0,13 10–6 в базальтах до 0,04 10–6 % в гра нитах. Кларк его почве – 1 ·10–6 %, золе растений 3 10–5 %, речных водах – 0,02 мкг/л.

Селен по своим свойствам примыкает к сере, поэтому широко распространен в сульфидных рудах меди и никеля. Типичны селениды (соединения H2S) и селенаты [SeO4]2–. Наиболее устойчивы кислород ные соединения четырехвалентного селена (SeO2 – сильный окисли тель), поэтому в зоне гипергенеза селенаты обычно превращаются в селениты и рассеиваются. Наиболее характерны селениды следующих металлов: Cu+, Cu2+, Ag+, Hg2+, реже Pb2+, Ni2+, Co2+, Bi3+. Генетически они связаны с геофазами охлаждения термального процесса. Селен накапливается при вулканогенной эксгаляции.

Собственно селеновая минерализация наблюдается в небольших месторождениях, руды которых приурочены к кальцитовым, барито вым, гематитовым жилам. Наиболее освоенным видом сырья явля ются медные месторождения. Содержание селена в рудах медно-цин ково-колчеднных и серно-колчеданных месторождений самые высо кие среди сульфидных месторождений. Селен представлен самород ным, ферроселитом, клаусталитом и другими селенидами, а также се леносодержащим пиритом. Им обогащены многие типы экзогенных местрождений, связанные с базальтовой и андезитовой магмой.

В экзогенных условиях селенит-ион легко восстанавливается до элементарного селена, который сорбируется гидроксидами железа, по этому основная его масса не мигрирует далеко и накапливается на ме сте разрушения сульфидных минералов.

Известно более 40 собственных минералов селена, в том числе один самородный, большинство селениды, 12 оксидов и других со единений (все 12 из зоны окисления).

Геохимические барьеры селена: восстановительные сероводо родный и глеевый. Элемент подвижный и слабо подвижный в окис лительной обстановке.

В организме человека содержится 14 мг селена, достигая макси мума в 18–20 лет и снижаясь к 60–70 годам. Концентрируется в сет чатке глаз. Суточное потребление с пищей – 0,15–0,2 мг. Период по лувыведения для разных органов от 11 до 100 суток. Выполняет роль кофактора одного из ферментов, который препятствует повреждению клеток свободными радикалами (побочными продуктами клеточного метаболизма), поэтому вместе с витамином Е выступает как антиок сидант, замедляя старение. Выводит тяжелые металлы из организма (Cd, Hg, As, Pb, Ag, радионуклиды). Замедляет течение рака, укрепля ет иммунитет. Углеводы затрудняют усвоение селена. Источники се лена в пищевых продуктах: рис и другие крупы, морепродукты, чер ный хлеб, орехи (фисташки), чеснок, клевер, астрагал.

Заболевания, вызванные недостатком селена: известно более заболеваний, вызванных недостатком (болезнь Кашина-Бека, остео пороз с деформацией суставов и позвоночника, малый рост, гипер лордоз поясничного отдела позввоночника, брахидактилия, дефицит кальция, болезнь Кешана, увеличение размеров сердца с очаговыми некрозами, поражение скелетных мышц, кровоизлияния в кожу, дис трофия и очаговые некрозы различных органов с нарушеним их функ ций, вторичный дефицит цинка). Возникают при низком поступлении селена, при хронической интоксикации тяжелыми металлами, при тя желых заболеваниях печени. Повышается риск инфаркта миокарда и рака. Содержание оптимизируется при поступлении селенметионина по 50–100 мкг в сутки, витамина Е, ликвидации дефицита цинка.

Заболевания, вызванные избытком селена: потеря волос и разру шение ногтей. Токсичная доза его составляет 5 мг и проявляется при замене серы в аминокислотах.

Растения-концентраторы: кукуруза, дрожжи, чеснок, лук, грибы (мухоморы, шампиньоны, боровики), помидоры, капуста брокколи.

Астрагал является индикатором концентрации его в почвах или поро дах. В кислых почвах Se с трудом усваивается корневой системой.

Используется в электронике и фотокопирующих устройствах, солнечных батареях, полупроводниках.

БРОМ Жидкость с резким запахом. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 28. Наиболее распространены стабильные 79Br (50,69 %) и Br (49,31%). Искусственные радионуклиды имеют короткий период полураспада. Радиус Br– – 196, ковалентный – 114,2 пм. Основная ли ния в атомном спектре – 827,244 нм.

Кларк брома в земной коре составляет 0,37 10–4 % (2,4.10–4), почве – 5 10–4, золе растений – 1,50 10–2 %, речных водах – 20 мкг/л.

По свойствам бром ближе примыкает к хлору, но уступает ему по своей реакционной способности. Бромная кислота сильнее соля ной. Бром мигрирует в виде растворимых соединений. В редких слу чаях образует твердые соединения бромистого серебра в железных шляпах серебряных месторождений. Кислородные соединения не прочны. Бромиды встречаются совместно с хлоридами и накаплива ются в остаточных щелоках соляных растворов с калием и магнием.

Как примесь имеется в поваренной соли.

Известно 4 редко встречающихся минерала брома: эмболит, бромаргирит, йод обромит, бромирит. Как примесь имеется в природ ных рассолах, соляных озерах, морской воде. Основные его соедине ния известны с S, Se, Te, P, As, Sb.

Геохимические барьеры брома: органогенный, испарительный.

Элемент подвижен в любой геохимической обстановке.

В организме человека содержится 200 мг брома. Суточное его потребление с пищей – 6,5–7,5 мг. Период полувыведения до 8–18 су ток. Концентрируется в щитовидной железе. Накопление брома уве личивается при дефиците хлора. Он является составной частью желу дочного сока. Оптимальная доза успокаивает центральную нервную систему и восполняется морской водой при купании.

Заболевания, вызванные избытком брома: ринит, бронхит, энте рит, конъюнктивит, неврологический синдром, сонливость, атаксия, снижение функций органов чувств, бред с галюцинацией, раздраже ния (высыпания, усиление секреции железистого аппарата) слизистых оболочек и кожи. Токсичная доза брома 3 г, летальная – 35 г.

Растения-концентраторы брома: наземные растения (15 мг/кг) – редька, огурцы, фасоль, клевер, грибы;

морские растения (740 мг/кг).

В листьях растений его содержание больше, чем в корнях.

Используется в качестве добавок к топливу, пестицидам, инги биторам горения, в фотографии.

КРИПТОН Очень редкий, бесцветный газ без запаха. В атмосфере содержа ние криптона – 1,14 10–4 об. %. Реагирует с фтором, но KrF2 не устойчив с водой.

Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 27. Радионуклиды живут от нескольких минут до 10 лет (85Kr). Искусственный радио нуклид 85Kr распадается за 10,72 лет. Радиус Kr+ 169, ковалентный – 189 пм. Основная линия в атомном спектре: 877,675 нм.

Кларк Kr в земной коре – 110–9% (4,2.10–9 см3/г), гидросфере – 6,7 10–12 %. Основное соединение – KrF2..

Получают из атмосферы. Мировое производство 8 т/год.

Вводится в организм через легкие. Концентрируется в легких и жировой ткани, костном мозге. В организме человека содержится около 383 кБк криптона.

Используется криптон в электровакуумной и световой технике, Kr – в качестве индикатора износа целости деталей, как световой эталон длины (1 м – длина, равная 1650763,73 длины волны оранжево красной линии атомного спектра 86Kr).

РУБИДИЙ Очень мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных изоме ров 30. Распространен в природе 85Rb (72,17 %) и радионуклид 87Rb (27,83 %). Искусственных короткоживущих радионуклидов 20. Радиус Rb+ – 149, атомный – 247,5 пм. Основная линия в атомном спектре – 780,027 (AA), 424,440 нм.

Кларк рубидия в земной коре 9 ·10–4% (1,1.10–2), почве 6 ·10–3, золе растений 1,5 ·10–2 %, речных водах – 1 мкг/л.

Рубидий изоморфно замещает калий во всех калиевых минера лах. Элемент кислых магм. В пегматитах и пневматолитах он накап ливается вместе с калием в слюдах и полевых шпатах. В зоне гипер генеза рубидий частично сорбируется почвами, частично выносится речными водами и накапливается в океане, соляных осадках, селитре.

Собственных минералов рубидий не образует. Концентрируется в микроклине, лепидолите, мусковите, биотите. Характерен изомор физм с калием. Геохимический барьер рубидия – сорбционный. Хо рошо мигрирует в кислых водах окислительной и восстановительно глеевой обстановок.

В организме человека содержится 320 (680) мг рубидия. Суточ ное потребление его с пищей – 2,2 мг. Период полувыведения – 95 су ток. Он накапливается в мышцах, сердце, эритроцитах. Рубидия в живых организмах в 100 раз выше, чем в морской воде. Токсичная до за не установлена, нейтрализуется калием.

Концентрируется в водорослях и в растениях над месторожде ниями редкометалльных пегматитов, танталоносных апогранитов.

Используется в производстве фотоэлементов, медицине, катали зе, научных исследований, в службе точного времени.

СТРОНЦИЙ Серебристо-белый, мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 23. Распространены в природе четыре стабильных изотопа: 88Sr (82,58 %), 86Sr (9,86 ), 87Sr (7,0 ), 84Sr (0,56 %). Наиболь ший период полураспада у радионуклида 90Sr (Т1/2 = 29 лет). Распад идет с образованием и частиц. Радиус Sr2+ – 127, атомный – 215, (-форма) пм. Основная линия в атомном спектре: 460,733 нм.

Кларк стронция в земной коре составляет 3,7 10–2 % (3,7.10–2), почве – 3 10–2, золе растений – 3 10–2 %, речных водах – 50 мкг/л.

Стронций относится к распространенным химическим элемен там. Более высокое накопление его характерно для условий гиперген ных и холодных жильных процессов. Концентрируется при кристал лизации оливина и пироксена. В магматических и термальных геофа зах рассеивается, за исключением некоторых агпаитовых жил. В них встречаются богатые стронцием карбонаты, фосфаты, силикаты, суль фаты. В карбонатах стронций собирается под влиянием биогенных процессов. В щелочных пегматитовых породах стронций входит в со став ряда акцессорных минералов, в магматических – в рассеянном состоянии благодаря изоморфизму с кальцием. С органическими со единениями образует комплексы.

Известно около 30 минералов стронция и лишь два из них рас пространены в природе: целестин SrSO4, стронцианит (SrCO3). Геохи мические барьеры: сульфатный, карбонатный, щелочной, испаритель ный сорбционный, термодинамический. Элемент подвижный в любой геохимической обстановке В организме человека содержится 0,32 г стронция. Суточное потребление его с пищей – 1,9 мг. Период полувыведения – 980 суток.

Избыток в организме приводит к замещению Ca на Sr, снижению по ступления фосфора. Стронций концентрируется в костях.

Заболевания, вызванные избытком элемента: стронциевый рахит (уровская болезнь). Токсичная доза не установлена.

Концентраторы стронция – радиолярии.

Используется в специальных стеклах для теле- и видеоаппара туры, в зарядах осветительных ракет для получения красного огня.

ИТТРИЙ Мягкий металл. Легко горит. Реагирует с водой с выделением водорода. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 32. В природе известен изотоп 89Y (100 %). Радионуклиды распадаются с образова нием и частиц в течение нескольких десятков дней и часов. Радиус Y3+– 106, атомный – 181 пм. Основная линия в атомном спектре 371,030 нм.

Кларк иттрия в земной коре составляет 3 10–3 %, (3,2 10–3), почве – 2 10–3, золе растений – 1 10–4 %, речных водах – 0,7 мкг/л.

Иттрий имеет химическое сходство и совместное нахождение в природе с лантаном и лантаноидами. Однако иттрия в породах боль ше, лантаноидов. Присутствует во флюорите, гранатах, цирконе. Ит трий в ряде решеток с ниобием, танталом и титаном замещает кальций и его вхождение с одной избыточной положительной валентностью требует для компенсации вхождения одного одновалентного иона (фтора или ОН).

Известно около 40 минералов соединений иттриевой группы ( галоидных, 1 карбонат, 12 силикатов, 20 титанониобитов и тантала тов, 4 фосфата и арсената). Основным широко распространенным ми нералом является аналог монацита – ксенотим (YPO4). Генетически почти все минералы иттрия и иттриевых лантаноидов связаны с ред кометальными щелочными гранитными пегматитами, из которых до бывается иттрий. Ксенотим может накапливаться вместе с монацитом.

В мышечной ткани человека содержится значительно меньше иттрия (0,02 · 10–4 %), чем в костной (0,07 · 10–4 %), в крови – около 0,0047 мг/л. Суточное потребление с пищей – 0,016 мг.

Концентратором иттрия предположительно является лещина.

Используется в красных люминофорах для экранов цветного те левидения, в рентгеновских фильтрах, сверхпроводниках, сплавах.

ЦИРКОНИЙ Твердый и самый распространенный металл из группы редких элементов. Цирконий устойчив к коррозии, но горит на воздухе. Не реагирует с кислотами (кроме HF) и щелочами. Типичный оксифиль ный элемент. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 25. В при роде известно четыре стабильных изотопа, из них наиболее распро странен 90Zr (51,45 %). Радионуклид 96Zr (2,8 %) имеет период полу распада 3,6 1017 лет. Радиус Zr2+ – 109, Zr4+ – 87, атомный – 160 пм.

Основная линия в атомном спектре – 339,198 нм.

Кларк циркония в земной коре равен 1,9 10–2 % (1,6.10–2), поч ве – 3 10–2, золе растений – 3 10–4 %, речных водах – 2,6 мкг/л.

Цирконий имеет геохимическое сходство с Si и Zn, изоморфизм 4+ с Si.Типичный четырехвалентный амфотерный элемент, который да ет ион Zr4+ в кислой среде и [ZrO4]4– щелочной. Формирование начи нается в начальной стадии протокристаллизации гранитной магмы.

Здесь он выделяется в виде кристалликов циркона вместе с магнети том, апатитом, роговой обманкой и биотитом. Поэтому в типичных сиенитах обычно циркон концентрируется. Пегматиты таких сиени тов часто превращаются в цирконовые пегматиты. Обогащение цир коном происходит и во вторичных пегматитах гранитной магмы, де силицированных при контактном и частично магматическом действии известковых пород на больших глубинах. Часть циркона остается в пегматитовом расплаве, давая начало малакону, циртолиту, альвиту – комплексам с ThO2, CeO2, UO2, H2O, P2O5.В щелочных породах нефе лин-сиенитового ряда наблюдается максимальное накопление цирко ния в виде разнообразных соединений цирконо-силикатов. В ходе ги пергенных процессов циркон накапливается в песках с монацитом и магнетитом (иногда до 50–60 % шлиха).

Известен 61 минеральный вид циркония, из них 49 собственные минералы: силикатов – 45., оксидов – 10, карбонат – 1, фосфат – 1, сульфат – 1. Минералы в основном связаны с породами щелочного ряда. Преобладает циркон (ZrSiO4, 67 % ZrO2), баделлеит (ZrO2). Ме сторождения циркония: прибрежные экзогенные (95 %), эндогенные щелочные граниты, сиениты, карбонатиты. Все месторождения ком плексные с Hf, Ti, Fe, Y, P, Sn, Cr.

Геохимические барьеры циркония: сорбционный, кислородный.

Элемент слабо подвижный в любой обстановке. Хорошо мигрирует в кислых и щелочных водах.

В организме человека содержится 1680 мг циркония. Суточное потребление с пищей – 4,2 мг. Период полувыведения – 1320 суток.

Радионуклид концентрируется в скелете.

Используется в сплавах, цветной глазури, керамике и абразивах, конструкциях ядерных реакторов и тугоплавких тиглей.

НИОБИЙ Токсичный, мягкий, редкий металл. Число изотопов ниобия с учетом ядерных изомеров – 31. Известен один стабильный изотоп 93Nb (100 %), период полураспада искусственного радионуклида 94Nb равен 2,4 104 лет с и типом распада. Радиус Nb4+ – 74, Nb5+ – 69, атом ный – 142, 9 пм. Основная линия в атомном спектре – 405,894 нм.

Кларк ниобия в земной коре 20 10–4 % (2,1 · 10–3), наибольшее содержание в щелочных породах (12,2 10–3 %), почве – 3–300 мг/кг, золе растений – 5 10–5%, речных водах – 0,01 мкг/л.

Титан эндокриптно поглощает ниобий, поэтому его концентра ция связана с титановыми минералами, В минералах богатых ниобием содержится олово и вольфрам. Слабая кислота ниобия легко образует двойные и тройные комплексы с другими сложными анионами: [SiO4], [TiO4], [ZrO4], [SnO4]. Известны ионы ниобия Nb5+, [NbO3]–.

Ниобий находится в магматических расплавах и в высокотемпе ратурных водных растворах, не уходит в пневматолит и в рудные жи лы вместе с элементами типа купро. В высокотемпературных гранит ных пегматитах он присутствует совместно с Fe, Mn, Ti, Th, TR. Вто рой этап выделения ниобия связан с сильной пневматолитической пе реработкой пегматитов и образованием второй генерации черных ми нералов с оловом, литием и цирконием. В щелочных пегматитах нефелин-сиенитовых магм происходит накопление ниобия. При кон такте нефелиновых магм с известняками образуются минералы перов скитовой группы, богатых ниобием. Наиболее устойчив Nb (V). Скло нен к комплексообразованию с органическими веществами.

Известно более 73 минералов ниобия, из них 52 оксидов, 1 гид рооксид, 21 силикат и силикофосфат. Ассоциирует в минералах с Ti, Ta, Fe, Mn, Zr. С танталом наблюдается непрерывный изоморфизм, что объясняется их высокими потенциалами ионизации. Они близки по ионному радиусу и имеют общую шестерную координацию с Ti и Sn. Концентрируется в щелочных породах. В качестве важнейших промышленных источников бывают гидротермально-метасоматиче ские образования. Ниобиевое сырье – лопаритовые руды агапаитовых нефелиновых сиенитов. Практическое значение имеют пирохлор – NaCaNb2O6F (Nb2O5 – 40,0–71,5 %), колумбит – FeNb2O6F (Nb2O5 – 40,0–76,6 %) и лопарит – NaCe(Ti, Nb)2O6(Nb2O5 – 8,04–12,8 %).

Геохимические барьеры ниобия: кислородный, механический, сорбционный. Частично мигрирует в щелочной среде.

В организме человека содержится 0,02–0,6 мг ниобия. Суточное потребление с пищей – 0,00062 мг. Период полувыведения 6–200 су ток. Всасывается слабо из-за низкой растворимости. Накапливается в крови, мышцах, скелете, печени, почках. Угнетает деятельность фер ментов при содержании 830 мг/кг NbCl5. Токсичная доза – 2 г.

Используется как легирующая добавка к стали.

МОЛИБДЕН Мягкий, токсичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 23. Известно 7 стабильных изотопов, самый распростра ненный из которых 98Mo (24,13 %). Радиоактивные изотопы коротко живущие, скорость их распада измеряется часами, тип распада – и.

Радиус Mo2+ – 92, Mo6+ – 62, атомный 136,2 пм. Основная линия в атомном спектре – 202,030 нм. Кларк молибдена в земной коре – 1, 10–4 % (1,2.10–4), почве – 1,2–2 10–4 % (0,1–40 мкг/кг), золе растений – 2 10–3 %, речных водах – 1 мкг/л.

Молибден характеризуется активной поляризацией, понижен ной твердостью соединений, образованием устойчивых соединений с серой, летучестью галоидных соединений, изменчивой валентностью и способностью к легкому образованию комплексов. Рений, как энер гетически более сильный ион, чем молибден, вовлекается в его ре шетку и накапливается в молибдените. При недостатке свободного кислорода в гипогенных условиях валентность молибдена в соедине ниях равна 4, в гипергенных процессах преобладает валентность 6.

Ионы типа [MoO4]2– подвижны. Кислая реакция приводит к выпаде нию молибдена, щелочная – к его миграции.

С четырехвалентным ионом молибдена связано основное обра зование минералов молибденита. Сильнокислая среда приводит к рас творению этих соединений, щелочная – к осаждению.

Молибден не задерживается в продуктах первичной кристалли зации магмы. Он уходит в последующие фазы и разделяется между остаточными магмами и дистиллятами. Если упругость пара данного элемента большая, молибден выделяется в дистиллят. При высоком внешнем давлении элемент сохраняется в пегматоидном остатке.

По свойствам к молибдену близки W, Re, Mn. Сильный ком плексообразователь, изоморфен с вольфрамом, большое сродство с серой. Легкоподвижный ион Mo6+ активно осаждается органикой, CaCO3, металлами Mn2+, Cu2+, гидроксидами железа, алюминия, мар ганца. Промышленные концентрации молибдена связаны с кислыми магмами, из которых он выносится постмагматическими гидротер мальными растворами. Концентрация молибдена повышается в маг матических породах от более древних к молодым по мере увеличения в них кремнезема и щелочей.

Известно 24 минеральных вида молибдена, из них 13 молибде натов, 5 сульфидов. Преобладает молибденит – MoS2 (Mo 60 %), из которого получают металл, а также как побочный продукт производ ства меди. Второстепенную роль играет молибдошеелит Ca(Mo,W)O (Мо 0,5–15 %), редкие минералы, распространенные в зоне окисления, – повеллит CaMoO4(48), ферримолибденит Fe2O3. 2MoO3. 7H2O (60) и вульфенит PbMoO4 (Мо 46 %).

Геохимические барьеры молибдена: испарительный, карбонат ный, сорбционный, сероводородно-глеевый. Подвижен в окислитель ной обстановке.

В организме человека содержится 9,5 мг молибдена, в крови – 1,5 мкг/100 мл. Суточное потребление с пищей – 300 мкг. Период по лувыведения – 28–30 суток. Элемент концентрируется в печени, поч ках, надпочечной железе. Входит в состав ферментов, катализирую щих восстановление нитратов, фиксирующих молекулярный азот, клубеньковые бактерии. Естественные источники: печень, почки, фа соль, горох, листовые овощи. Токсичная доза 5 мг.

Заболевания, вызванные избытком молибдена: нарушение P–Ca обмена, деформация костей, подагра (образуется избыток мочевой кислоты при распаде пуринов), мышечная атония, артериальная гипо тония, угнетение функции костного мозга. Метионин, цистеин, тио сульфат могут связывать молибден.

Растения-концентраторы молибдена: бобовые (350 мг/кг сырой массы). Концентрируется в корнях больше, чем в наземной массе.

Критический недостаток в почвах составляет менее 1,5 мг/кг, избыток в растениях – более 4 мг/кг. Антагонист молибдена – медь.

Используется в сплавах, электродах, катализаторах.

ТЕХНЕЦИЙ Радиоактивный, сильно токсичный неметалл. Образуется при распаде ядерного топлива. За геологическую историю Земли элемент распался, поэтому его называют «вымершим динозавром».

Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 25. Период полу распада радионуклидов от часов до 4,2 106 лет (98Tc) с и типом распада, распространен 95Tc – 2,13 105 лет. Радиус Tc2+– 95, Tc4+– 72, Tc7+– 56, атомный – 135,8 пм. Основная линия в атомном спектре – 429,706 нм. Кларк в земной коре – нет (1.10–7 %).

Используется в исследовательских и медицинских целях.

РУТЕНИЙ Блестящий, серебристый металл из группы платиноидов. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 20. В природе распространено семь стабильных изотопов, из которых наиболее распространен 102Ru (31,6 %). Искусственные радионуклиды имеют короткий период по лураспада c и типом распада. Радиус Ru3+– 77, Ru4+– 65, Ru8+54, атомный – 134 пм. Основная линия в атомном спектре – 372,803 нм.

Кларк рутения в земной коре – 1 10–7% (4.10–7), золе растений – n 10–9 %.

Соли рутения легко переходят из одного состояния в другое. В конечном виде дают устойчивые минералы в виде самородных спла вов и немногих соединений с серой, мышьяком и сурьмой. Эти соеди нения построены по принципу атомных металлических решеток. Ос новная часть элемента находится в самородном состоянии с платиной и осмистым иридием, частично в рассеянном состоянии. Он рассеян в железном расплаве, приурочен к ультраосновным и основным поро дам литосферы. В гипергенных условиях элемент устойчив и в про цессе седиментации рассеивается, частично выносится в океан.

Наиболее устойчивы соединения четырехвалентного рутения.

Поиски проводятся в песках и шлихах районов ультраосновных пород и их дериватов. В шлихах известна связь с хромитом, оливи ном, красным пиропом, золотом, магнетитом.

Известно 20 минералов рутения. Встречается в свободном со стоянии. Концентрируется в ультрабазитах (0,15 г/т). Получают руте ний из отходов при очистке никеля. Геохимический барьер – механи ческий. Перемещается механическим путем.

В плазме крови содержится 2 % рутения, в щитовидной железе – 1,45, легких – 1,25, почках – 1,21 %. Оксид RuO4 высокотоксичный.

Равномерно распределяется по организму.

В растениях его больше содержится в корнях, чем в наземной массе (5 мг/т при варьировании 0,5–200 мг/т).

Используется для придания твердости Pt, Pd и в качестве ката лизатора. Получают из отходов при очистке никеля.

РОДИЙ Благородный, твердый, нетоксичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 34. В природе распространен стабильный Rh (100 %). Искусственные радионуклиды имеют короткий период полураспада c и типом распада. Радиус Rh2+ – 86, Rh3+ – 75, Rh4+ – 67, атомный – 134,5 пм. Основная линия в атомном спектре равна 369,236 нм.

Кларк родия в земной коре равен 2.10–8 % (5.10–7), золе расте ний – n 10–9 %. Соли родия мало устойчивы, легко переходят из од ного состояния в другое. В конечном виде дают устойчивые минералы в виде самородных сплавов и немногих соединений с серой, мышья ком и сурьмой. Эти соединения построены по принципу атомных ме таллических решеток. Основная часть элемента находится в са мородном состоянии с платиной и осмистым иридием, частично в рассеянном состоянии. Он рассеян в железном расплаве, приурочен к ультраосновным и основным породам литосферы. В гипергенных условиях элемент устойчив и в процессе седиментации рассеивается, частично выносится в океан. Наиболее устойчивы соединения трехва лентного родия.

Известно 20 минералов, в которых родий встречается как акцес сорная примесь. Основными источниками являются некоторые мед ные и никелевые руды (до 0,1 % Rh).

Геохимический барьер механический. Характерно самородное состояние. Миграция механическая. Родий и его соединения относи тельно нетоксичны.

ПАЛЛАДИЙ Благородный, твердый, нетоксичный металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров 25. В природе распространены шесть ста бильных изотопов, из них наиболее распространены 106Pd (27,33 %), Pd (26,46), 105Pd (22,33 %). Искусственные радионуклиды имеют короткий период полураспада c и типом распада. Радиус Pd2+– 86, Pd4+– 64, атомный – 137,6 пм. Основная линия в атомном спектре – 340,458 нм. Кларк палладия в коре составляет 6.10–8% (9.10–7), почве 0,5–30 мг/т, золе – n 10–9 % (2–285 мг/т), водах – 0,02–0,06 нг/л.

Соли палладия мало устойчивы, легко переходят из одного со стояния в другое. В конечном виде дают устойчивые минералы в виде самородных сплавов и немногих соединений с серой, мышьяком и сурьмой. Они построены по принципу атомных металлических реше ток. Основная часть элемента находится в самородном состоянии с платиной и осмистым иридием, частично в рассеянном состоянии. Он рассеян в железном расплаве, приурочен к ультраосновным и основ ным породам литосферы. В гипергенных условиях элемент устойчив, в процессе седиментации рассеивается, частично выносится в океан.

Палладий образует стабильные ковалентные комплексы с гуминовы ми кислотами, Se, Te, As, Sb, Bi. Наиболее устойчивы соединения двухвалентного палладия.

Известно 48 минералов, в которых встречается палладий как ак цессорная примесь. Характерно самородное состояние.

Геохимический барьер палладия механический. Мигрирует ме ханическим путем. Встречается в пирротиновых высокотемператур ных рудах, в нортитах и пироксенах. Извлекается как побочный про дукт при очистке меди и цинка. Используется главным образом как катализатор. Некоторые соединения токсичны.

СЕРЕБРО Мягкий металл с серебристым цветом. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 46. В природе распространены стабильные изото пы 107Ag (51,84), 109Ag (48,16 %). Искусственных радионуклидов два:

Ag (Т1/2 = 249,8 д.), 111Ag (Т1/2 = 7,47 д.). Распад идет с выделением и частиц. Радиус Ag+ – 113, Ag2+ – 89, атомный – 144,4 пм. Основная линия в атомном спектре – 328,068 нм.

Кларк серебра в земной коре равен 0,07 10–4 % (7,3.10–6), почве – 1 10–5, золе растений – 1 10–4 %, речных водах – 0,3 мкг/л.

Серебро образует характерные ионы типа купро, с сильной по ляризацией и валентностью в геохимии равной единице. По ряду свойств оно примыкает к палладию. Нерастворимые и комплексные соединения серебра по свойствам близкие к золоту и меди, а легко растворимые соли – к натрию.

С сильной поляризацией связана слабая электролитическая дис социация атомов серебра в водных растворах. Высокий атомный ра диус серебра тождествен атомному радиусу золота, что обеспечивает широкий диапазон взаимных сплавов серебра и золота.

Тесная связь серебра отмечается с селеном, теллуром, сурьмой, мышьяком, в меньшей степени с висьмутом, таллием и галлием, а также с металлами – свинцом, золотом. Характерны галоидные соеди нения элемента с хлором, бромом, йодом. Минералы серебра в гипо генных условиях формируются при средних и низких температурах, начиная с геофазы пневматолитов средних и кислых магм.

Серебро входит в решетку сульфидов и сульфосолей меди и в состав теллуридов в небольших количествах. Ионы Ag входят в ре шетку самородного золота, достигая в экстремуме почти 50 мас.%.

Оно может содержать до 20 % примесей различных металлов – Au, Cu, Fe, Bi, Sb, Hg.

Серебро образует пленки, дендриты, округлые, волосовидные выделения. Встречаются самородки массой до 20 т. Важное значение имеют (в %): аргентит AgS (87,1), электрум Au, Ag (15–50), прустит Ag3AsS3 (65,5), пираргирит Ag3SbS3 (65,5), пилобазит (Ag, Cu)16Sb2S (62,1–84,9).

В эндогенных условиях серебро имеет ювенильный и мантий ный источник и связан щелочно-базальтоидным магматизмом. В этом случае повышенные концентрации серебра встречаются в суьфидных медно-никелевых месторождениях. Собственно серебряные и сереб ряно-полиметаллические месторождения гидротермального генезиса связаны с магмами среднего и кислого состава, в том числе с вулкани ческими комплексами.


В вулканических областях рудоносные растворы, отлагающие серебро, могли иметь различное происхождение: магматическое, ме теорное и океаническое. В гидротермальных растворах серебро нахо дится в виде подвижных тиосульфатных и хлоридных комплексов.

В экзогенных условиях, в зоне окисления сульфидных место рождений, серебро переходит в раствор в виде сульфата или тиосуль фата и переотлагается в самородной форме или в форме галоидов. В элювиальных, делювиальных и аллювиальных россыпях серебро накапливается в незначительных количествах.

Известно более 62 минералов серебра, из них многочисленны сульфосоли (30), сульфиды (18), галоиды (10). Геохимические барье ры: восстановительно-сероводородный. Мигрирует в виде комплекс ного иона в кислых и щелочных водах окислительной обстановки.

В организме человека содержится 790 мкг серебра. Суточное потребление с пищей – 70 мкг. Период полувыведения – 80–160 суток.

В организме человека ионы серебра в количестве 0,5–1 мг/л в течение полуминуты ослабляют вирус гриппа, в течение часа убивают возбудителя брюшного тифа, дифтерии, стрептококка и стафилококка.

Ионы серебра проникают внутрь клетки бактерии, образуют нуклеаты и клетка отмирает. Они угнетают образование аминокислот опухоле вой ткани. Аналогично действуют ионы ртути и меди. В ферментных системах серебро блокирует тиоловые группы.

Заболевания, вызванные избытком серебра: аргирия – процесс отложения кристалликов металлического серебра в коже и она темне ет, как при загаре. Патологии это заболевание не вызывает. Токсичная доза серебра в организме 60 мг, летальная – 1,3–6,2 г.

Растения-концентраторы: огурцы, капуста, грибы, зеленые во доросли, полынь, тысячелистник, шалфей.

Используется в фотографии, ювелирном деле, для получения зеркал, в электронике.

КАДМИЙ Токсичный серебристый металл. Число изотопов с учетом ядер ных изомеров – 31. В природе известны 8 стабильных изотопов, из них ведущие 114Cd (28,72 %), 112Cd (24,13 %) Периоды полураспадов радионуклидов – дни, часы. Радиус Cd2+ – 103, Cd+ – 114, атомный – 148,9 пм. Основная линия в атомном спектре – 643,847 нм.

Кларк кадмия в земной коре составляет 0,11 10–4% (1,7.10–5), почве – 5 10–5, золе растений – 1 10–6 %, речных водах – 0,1 мкг/л.

Валентность кадмия 2, его ион симметричен и устойчив типа палладия. Кадмий замещает цинк в решетках минералов. Известны минералы кадмия: гринокит в соединении с серой и отавит – с карбо натами. Ион сильной поляризации, поэтому активно сорбируется кол лоидами почв и в небольшом количестве выносится в океан. Возмож но эндокриптное удержание кадмия минералами кальция.

Известно 8 минералов кадмия. Основное их количество встреча ется среди сульфидов цинка. В гранитах может быть до 1,6 г/т кадмия, в осадочных породах – 0,21 г/т.

Геохимические барьеры кадмия: щелочной, восстановительный сероводородный. Мигрирует в окислительной и восстановительно глеевой геохимических обстановках.

В организме человека содержится 50 мг кадмия. Суточное по требление с пищей – 0,15 мг. Период полувыведения – 6,3 года. Кон центрируется в костях, печени и почках. Образует устойчивые потен циально токсичные комплексы с биосоединениями с сульфидной группой (RS). Токсикозу кадмия противостоит витамин D.

Заболевания, вызванные избытком кадмия: боли в мышцах, де формация скелета, нарушения функции легких, почек, разнообразные опухоли. Токсичная доза – 3–330 мг, летальная – 1,5–9 г.

Растения-концентраторы: рапс, салат, шпинат, шампиньоны.

Кадмий преобладает в корнях. В растениях Cd и Zn являются синерги стами и могут взаимозамещаться во многих ферментах. Кадмий по давляет всасывание цинка.

Используется в производстве сплавов, красок, аккумуляторных батарей.

ИНДИЙ Редкий, рассеянный, токсичный металл. Устойчив к воздей ствию воды и воздуха. Растворяется в кислотах. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 59. В природе наиболее распространен радионуклид 115In (95,7 %) с периодом полураспада 6·1014 лет с и типом распада и стабильный 113In (4,3 %). Радиус In3+– 92, In+– 132, атомный – 162,6 пм. Основная линия в атомном спектре – 451,131 нм.

Кларк индия в земной коре 0,049 · 10–4 % (1,5. 10–5), золе рас тений – 0,1 %, речных водах – 1,4 мкг/л.

В геохимии известны ионы трехвалентного индия сильной по ляризации, поэтому температура плавления низкая и ряд соединений летучи. Встречается в цинковой обманке, халькопирите, сульфостан натах свинца и сурьмы. Накапливается во вторичных соединениях алюминия и оксида железа. Элемент рассеян в разнообразных мине ралах. Улавливание ионов индия возможно путем полярного изомор физма ионами меньшей активности и сходными по объему: цинком, марганцем, двухвалентными железом и медью. В гипергенных усло виях рассеивается больше, чем в гипогенных, изредка накапливаясь в галмее, ярозите, охрах. Изоморфно замещает цинк и свинец. Цинковая обманка и некоторые сульфосоли с Pb, Zn, Sn, Sb являются главней шими источниками этого элемента. Максимум концентрации характе рен для станнина (950 г/т) и сфалерита (365 г/т).

Геохимический барьер индия кислородный. Частично мигриру ет в сильнокислой среде.

В организме человека содержится 11–20 мг индия. Период по лувыведения 48 суток. Концентрируется в коже, мышцах и скелете.

Используется в предохранительных устройствах, полупровод никах (InAs, InSb).

ОЛОВО Токсичный, мягкий, пластичный металл. Число изотопов с уче том ядерных изомеров – 37, среди них 10 стабильных. Радионуклиды в природе не встречаются и имеют короткий период полураспада. Ра диус Sn2+– 93, Sn4+– 74, атомный – 140,5 пм. Основная линия в атом ном спектре – 283,999 нм.

Кларк Sn в земной коре – 2,2 10–4 % (2,3.10–4), почве – 1 10–3, золе растений – 5 10–4 %, речных водах – 0,5 мкг/л.

Геохимическое сходство у олова с Si, изоморфизм с Si4+, срод ство к O2, S, F, Cl. Соединения Sn2+ растворимы в воде, а SnO2 и SnO практически нерастворимы.

Олово – элемент двойственной природы в геохимии, дает ионы типа купро с активной поляризацией и высокой прочностью связи электронных оболочек. По строению близок к свинцу, по пропуску оболочки в слое N (f) примыкает к цирконию и молибдену. Отсюда его связь с цирконием и молибденом в гранитных остаточных магмах, а также с сульфидными комплексами (цинком и свинцом). В природе оно четырехвалентное, металлические свойства выражены слабо.

Диоксид олова (SnO2) выпадает в осадок при низких и средних значениях рН, легко образует золи и гели, подобно кремнезему. В сильно щелочной среде растворяется с образованием станнатов. Он относится к слабым основаниям. Ионы олова имеют вид: Sn4+, [SnO3]2, [SnS3]2-, [SnO4]4-, [SnS4]4-, [SnS6]8-. При низких значениях величины рН происходит разложение комплексов, при высоких – их растворе ние. Олово осаждается всеми кислотами.

Прото- и мезокристаллизация ведут к накоплению олова в оста точном расплаве, при охлаждении которого олово разделяется на две части – пегматитовую и пневматолитовую. Классические месторож дения олова связаны с пневматолитами – кварцевыми жилами и квар цевым грейзеном. Если кислотность понижена воздействием карбо натных пород, происходит задержка в осаждении оловянного камня.

Контактные месторождения олова занимают промежуточное положе ние между кварцевыми пневматолитами и сульфидными жилами.

В гипергенных условиях олово образует россыпи при выветри вании породы, что приводит к накоплению касситерита. Большой удельный вес, особый блеск и цвет служат типичными внешними при знаками этого минерала.

Известно 77 минералов олова. Преобладают халькогениды, ос новной – касситерит (SnO2). Геохимические барьеры олова: кислород ный, механический. Элемент слабо подвижный в любой обстановке.

В организме человека содержится 14 мг олова. Суточное по требление с пищей – 0,2–3,5 мг и 38 мг при регулярном употреблении консервированной пищи. Период полувыведения – 56–400 суток. Ча стично поступает с пылью воздуха. Аккумулируется в печени, почках, скелете, мышцах. С возрастом накапливается в организме. Интокси кация организма начинается при содержании 250 мг/кг. Высокоток сичное и хорошо растворимое метилированное олово (CH3)4Sn, обра зуется в анаэробных загрязненных водах. Токсичная доза – 2 г.

Используется в сплавах, смазках, пайке, полимерах.

СУРЬМА Токсичный, редкий металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 40. Известно два стабильных изотопа 121Sb (57,3 %) и 123Sb (42,7 %), период полураспада искусственных радионуклидов короткий с и типом распада. Радиус Sb5+ – 62, Sb3+ – 89, атомный – 182 пм.

Основная линия в атомном спектре – 231,147 нм.

Кларк сурьмы в земной коре равен 0,2 10–4 % (3.10–5), почве – 0,9 мг/кг, речных водах – 1 мкг/л.

Сурьма обладает амфотерными свойствами с валентностями 3 и 5. Природные соединения принадлежат к различным группам: само родная сурьма и сплавы с серебром и мышьяком, сульфиды, оксиды, соли сурьмяной кислоты. Сурьма относится к низкотемпературным элементам и ее выпадение в рудных жилах происходит в геофазах с интервалом температур 200–50 °С гидротермальных процессов. В чи сто сурьмяных первичных месторождениях образуется антимонит (Sb2S3). В эндогенных условиях транспортируется гидротермальными растворами в комплексных соединениях в виде тиокислот типа Na3SbS3 и галогенидах, обладающих высокой летучестью.

В зоне гипергенеза сурьмяные руды окисляются, образуя керме зит, оксиды и охры. Большая часть сурьмы остается на месте, так как слабо мигрирует.

Известно 150 минералов. Преобладают гипогенные сульфиды.

Основной минерал – антимонит Sb2S3 (71,4 %), бертьерит FeSb2S (57,0), гудмундит FeSbS (57,8), тетраэдрит Cu12Sb4S13 (35,4 %). В окис ленных рудах присутствуют валентинит Sb2O3 (83,5 %), сенармонтит Sb2O3 (83,5), сервантит Sb2O4 (79,2), кермезит Sb2S2O (75,0 %). В кис лых породах сурьмы больше, чем в щелочных.


Геохимические барьеры сурьмы: кислородный, сорбционный.

Элемент слабо подвижный в любой среде.

В организме человека содержится 8 мг сурьмы. Суточное по требление с пищей – 48 мкг (усваивается 1–15 %). Период полувыве дения 40–730 суток. Sb(V) менее токсичен, чем Sb (III). Соединения Sb(III) имеют большее сродство к эритроцитам, Sb (V) – плазме кро ви. Накапливается в почках, скелете, крови, волосах, щитовидной же лезе. Блокирует тиоловые группы, оказывает мутагенное действие.

Заболевания, вызванные избытком сурьмы: пневмония, фиброз костного мозга, рак легких. При острой интоксикации – лихорадка, снижение давления, дерматит, экзема. Токсичная доза сурьмы 100 мг.

Загрязняют сурьмой предприятия черной и цветной металлур гии, производство цемента, кирпича, сжигание угля.

Концентрирует сурьму капуста. В растениях ведет себя анало гично фосфору. Повышенные дозы фосфора препятствуют поступле нию сурьмы в растения. В наземных растениях содержание Sb состав ляет 0,06 мг/кг сухой массы. Концентрируется в корнях и вегетатив ных органах.

Используется для придания прочности другим металлам, в ак кумуляторных батареях, подшипниках.

ТЕЛЛУР Рассеянный, токсический металл, на воздухе не горит, не взаи модействует с водой и HCl, растворим в HNO3. Число изотопов тел лура с учетом ядерных изомеров – 39. Наиболее распространен в при роде стабильный 128Те (31,73 %) и два радионуклида – 130Те (33,97 %) с периодом полураспада 2,4 1021 лет и 123Те (0,89 %) с периодом полу распада 1,3 1013 лет. Радиус Те4+ – 97, Те6+ – 56, атомный – 143,2 пм.

Основная линия в атомном спектре – 200,202 нм.

Кларк теллура в земной коре равен 0,5 10–6 % (3 10–7), гид росфере – 3 10–7 %.

Теллур резко отличается от серы и селена. В соединениях типа H2Te он дает чисто металлические соединения. Из кислородных со единений более устойчив ТеО2. Теллур образует минералы с ограни ченным числом халькофильных элементов большого атомного веса:

золотом, ртутью, свинцом, висмутом, серебром, медью, никелем.

Выделение соединений теллура относится к геофазам I–К. Тел луриды тяжелых металлов выпадают после кристаллизации сульфосо лей. Теллураты, теллуриты выпадают в геофазу L, как чисто вторич ные образования. В природе распространена ассоциация золото – висмут – теллур.

Основное соединение теллурит (ТеО2) встречается редко. Полу чают при очистке меди из анодного шлама. Концентрируется в золо торудных месторождениях.

Теллур извлекают попутно при переработке сульфидных мед ных, отчасти свинцовых руд, а также золото-серебро-теллуровых руд.

Более 2/3 мирового производства получают при переработке халько пирита. Среднее содержание теллура в халькопирите –37 г/т, галените –20, пирите –23 г/т. Активные запасы Te заключены в медных (более половины мировых запасов и добычи), свинцово-цинковых, никеле вых, а также некоторых месторождениях благородных металлов.

Золото-теллуридные месторождения приурочены в основном к вулканическим депрессиям или кальдерам и характеризуются минера логически сложным телескопированным оруденением. При окислении сульфидных минералов Те осаждается с гидроксидами железа.

Известно более 110 минералов теллура. Преобладают теллуриды и сульфотеллуриды. Основная часть их приходится на различные со единения с Bi и благородными металлами, а остальная – на Cu, Fe, Ni, Co, Pb и др. Геохимический барьер теллура – кислородный. Мигри рует частично в щелочной среде.

В организме человека содержится 600 мг теллура. Суточное по требление с пищей – 0,6 мкг. Период полувыведения – до 38 суток.

Аккумулируется в печени, почках, легких, мышцах.

Заболевания, вызванные избытком теллура: выпадение волос.

Токсичная доза – 0,25 мг, летальная – 2 г.

Концентратор теллура – чеснок.

Используется в сплавах, в электронике, для получения химиче ских реактивов, катализаторов.

ЙОД Тяжелый неметалл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 37. Наиболее распространен стабильный 127I (100 %). Искусственные радионуклиды распадаются (часы, дни), исключая 129I с периодом по лураспада 1,6 107 лет с и типом распада. Радиус I– – 220, кова лентный – 133,3 пм. Основная линия в атомном спектре – 804,374 нм.

Кларк йода в земной коре составляет 0,14 10–4 % (4,7.10–5), поч ве – 5 10–4, золе растений – 5 10–3 %, речных водах – 7 мкг/л.

Иод характеризуется высокой поляризуемостью, образует силь ный анион по своим кислотным свойства. Энергия решеток минералов с этими анионами наименьшая из всех известных в геохимии. Он об разует комплексные анионы – йодаты [IO3]–, [IO4]–. Известны соеди нения йода с серебром, медью, ртутью, кальцием, натрием, магнием, свинцом, аммонием. Большая часть его находится в рассеянном со стоянии. Элемент накапливается лишь в последних низкотемператур ных фазах геохимических процессов и приурочен к остаточным соля ным водам и озерам, в продуктах жизнедеятельности водных расте ний, в нефтяных водах и грязевых вулканах, в пустынных областях.

Соли йода легко растворимы, за исключением его соединений с ме дью, серебром, свинцом.

Известно 9 минералов йода. Преобладают йодиды меди, серебра и брома. Источник йода – минерализованные подземные воды: йодо бромные, йодные, нефтяных и газовых месторождений.

Геохимический барьер йода: органогенный. Элемент исключи тельно подвижный в любой геохимической обстановке.

В организме человека содержится 11–20 мг йода, в щитовидной железе – 16–40 ммоль/кг сухого вещества. Суточное потребление с пищей – 0,1–0,2 мг, потребность человека в йоде – 60–200 мкг в сутки.

Поступает с поваренной солью, морской рыбой (сельдью, пикшей, треской), морскими водорослями, креветками, омарами, устрицами, молоком. Период полувыведения – до 100–120 суток.

Йод регулирует функцию щитовидной железы, сжигает жир.

Для синтеза тироксина используется активный йод. Некоторые йоди ды представляют собой сложный анион I3–, который занимает место активного йода и может вызывать зобогенный эффект с гипотиреозом.

Блокируют транспорт йода в щитовидную железу Br, At, тиоци онат, селеноцианид, нитраты (которые образуются из органических нитрилов), перхлорат, перренат, роданиды, резорцин, салицилаты, пертехненат;

капуста, брюква, рапс, горчица белая и черная, клевер белый, маниок, кукуруза, батат, просо, бобы, молодые побеги бамбу ка, турнепс. Антагонисты йода: Hg, Sb, As, S, F. йод улучшает рост, активизирует умственную активность, положительно влияет на функ цию волос, кожи, зубов, ногтей. В Беларуси отмечается дефицит йода.

Заболевания, вызванные недостатком йода: эндемичный зоб (увеличение железы), гипотериоз (недостаточность функции железы).

Заболевания, вызванные избытком: тиреотоксикоз, триада Базе дова, токсическая аденома щитовидной железы, аллергия. Токсичная доза йодидов – 2 мг, летальная – 35 г.

Растения-концентраторы: водоросли, морские губки.

Используется как дезинфицирующее и фармакологическое средство, в пищевых добавках, красителях, катализаторах, фотогра фии.

ЦЕЗИЙ Редкий, мягкий, золотистого цвета металл. Число изотопов це зия с учетом ядерных изомеров – 40. В природе распространен 133Cs (100 %). Искусственных радионуклидов три: 134Cs (Т1/2 = 2,065 лет), Cs (Т1/2 = 3 ·106 лет), 137Cs (Т1/2 = 30,17 лет). Распад идет с выделе нием и частиц. Радиус Cs+ – 165, атомный – 264,4 пм. Основная линия в атомном спектре – 460,376 нм.

Кларк цезия в земной коре 3,0 10–4 % (4,3.10–4), почве – 5 ·10–4, золе растений – n · 10–4 %, речных водах – 0,02 мкг/л.

Цезий относится к легко ионизируемым элементам из-за низко го потенциала ионизации. Он участвует в создании центров кристал лизации черных металлов, имеет сильные щелочные свойства. Его со ли хорошо растворимы и дисперсны. Поляризуемость ионов цезия ве дет к образованию комплексных соединений меньшей растворимости.

Поиски цезия следует связывать с остаточными пегматитами гранитных магм, остаточными щелоками соляных растворов и лету чими эманациями вулканов калиевых магм. Входит в решетки мине ралов лития и калия. Большой размер ионного радиуса ограничивает его доступ в решетку полевых шпатов. Основной источник цезия – редкоземельные пегматиты, но по запасам они уступают минераль ным видам. По всем параметрам сходен с рубидием. Промышленное значение имеет поллуцит CsAlSi2O6 · nH2O (до 30 % Cs2O). Содержа ние Cs2O в минералах варьирует от 5 до 32 %. Силикаты в целом бо гаче цезием, чем борат (до 5 %) и фторборат (до 7 %).

Выявлено 8 минералов цезия: 5 силикатов, 1 борат, 1 фторобо рат, 1 оксид. Наивысшее содержание Cs (2,86 %) из несобственных минералов зафиксировано в розовом берилле – воробьевите. Лепидо лит и жильбертит содержат от 0,2 до 0,65 % Cs, рубидиевый лепидо лит – до 0,95 %. В некоторых случаях более 0,1 % Cs имеют поздние микроклины (0,23-0,27 %) и розовый мусковит (0,137 %) из поллуцит содержащих зон редкометалльных пегматитов, а также циннвальдит из грейзенов (0,208 %).

Геохимический барьер цезия сорбционный (глины, торф, гумус).

В микроколичествах (1 · 10–3 %) сорбируется очень прочно и необме нно. Все соли хорошо растворимы. В гумидных ландшафтах мигриру ет активно, в аридных – слабоподвижный.

В организме человека содержится 1,5 мг цезия. Суточное по требление с пищей – 0,01 мг, распределяется равномерно Период по лувыведения 105 суток. Содержание в цветковых колеблется в преде лах 3–89 мкг/кг сухого вещества. Растения-концентраторы: грибы – свинушка польский гриб горькуша (индикаторы загрязнения).

Используется как промотор в каталитических процессах, в про изводстве специальных стекол приборов радиационного контроля.

БАРИЙ Токсичный, мягкий металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 35. Основной изотоп – 138Ва (71,70%), всего семь стабиль ных изотопов. Период полураспада радионуклидов от 28,7 часов до лет. Радиус Ba2+ – 143, атомный – 217,3 пм. Основная линия в атом ном спектре – 455,403 нм.

Кларк бария в земной коре – 5 10–2 % (4,7.10–2), почве – 5 10–2, золе растений – n 10–2 %, речных водах – 10 мкг/л.

Барий относится к распространенным элементам земной коры.

Он образует прочные соединения с комплексными анионами со сла бой растворимостью. В магматических и постмагматических место рождениях находится в рассеянном состоянии. Формирование барие вых полезных ископаемых (барита и витерита) приурочено к поздним гидротермальным процессам, баритовым жилам низких температур. В гипергенных условиях баритовые стяжения известны в морских бас сейнах в сочетании с коллоидными марганцевыми рудами. В извест няках карбонаты замещаются бариевыми соединениями.

Основные минералы бария – барит (BaSO4) и витерит. Геохи мические барьеры: сульфатный, карбонатный, термодинамический.

Элемент слабо подвижный в любой геохимической обстановке.

В организме человека содержится 22 мг бария. Суточное по требление с пищей – 0,75 мг. Концентрируется в скелете – 20 мг, меньше в пигментной и радужной оболочке глаз. В обмене веществ ведет себя аналогично Ca и Sr. Токсичная доза составляет 200 мг, ле тальная – 3,7 г.

Используется при производстве красок, стекла и в буровых рас творах.

ЛАНТАН И РЕДКИЕ ЗЕМЛИ (TR) Редкие земли (57–71) разбиваются на две группы посередине по границе европия и гадолиния. По своим щелочным свойствам они близки к кальцию или магнию, а геохимически – к церию. Все 15 ред ких земель, а также скандий и торий, в природе часто встречаются в одних и тех же минералах. Они трехвалентны, ограничено распро странение валентности 4 у церия, празеодима в сильнощелочных маг мах богатых кислородом.

Характер основности понижается в группе лантаноидов по мере возрастания порядковых номеров элементов, как и радиусов ионов.

Все атомы TR входят в решетку апатита, гадолинита, где они захватываются кальцием. Кристаллизация щелочных магм с высоким рН ведет к образованию комплексов церия и тория с накоплением бо лее щелочных церия и лантана. Кристаллизация кислых гранитных магм приводит к накоплению ионов редких земель с большими номе рами. Редкие земли концентрируются в остаточном маточном раство ре магмы в пегматитовую геофазу. Среди редких земель насчитывает ся около 70 минеральных видов со следующими соединениями – фто ридами, силикатами, карбонатами, фосфатами. Избыток кальция ведет к осаждению редких земель.

Лантаноиды образуют близкую по свойствам группу химиче ских элементов, которые называются редкоземельными элементами (РЗЭ). В природе они не представляют опасности из-за низкого со держания. Накопление в почвах может происходить с фосфорными удобрениями. Лантаноиды делят на две подгруппы: цериевые (LnCe, La, Ce, Pr, Nd) и иттриевые (LnY, Pm, Sm, Eu, Cd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Наиболее распространены цериевые лантаноиды.

Редкоземельные элементы образуют более 100 минералов, среди которых преобладают силикаты, карбонаты, фосфаты, имеются окси ды и гидрооксиды. Концентрируются в карбонатных породах. Кроме минералов с аномальной валентностью (церианит СеО2) и (Eu2+ в ибо ните), все редкоземельные элементы представляют собой изоморфные смеси соединений 14 лантаноидов и иттрия. Согласно закону Оддо Гаркинса, количество и содержание нечетных лантаноидов в минерале обычно в несколько раз меньше, чем четных. Наиболее важными про мышленными минералами редких земель являются бастензит CeCO3F (75 % TR2O3) – паризит CaCe2(CO3)F2 (61% TR2O3),TR- – алит Na6Ca2MnCeZrSi12O32(OH)2Cl (10 % TR2O3), монацит – СеРО4 (70 % TR2O3). С анионами CO32–, F, PO43–, SO42– лантаноиды образуют наиболее прочные, легко растворимые, устойчивые в широком диапа зоне температур комплексные соединения. Они типичные антикоагу лянты.

Лантан (La). Мягкий металл. На воздухе окисляется, легко вос пламеняется. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 26. В при роде известен 139Ln (99,91 %) и радионуклид 138Ln (0,09 %) распадает ся с образованием частиц в течение 1 1011 лет. Радиус La3+ – 122, атомный – 187,7 пм. Основная линия в атомном спектре – 394,910 нм.

Кларк лантана в земной коре 32 10–4% (3.10–3), речных водах – 0,2 мг/л. Лантан является типичным представителем группы лантано идов или редких земель (РЗЭ). Все металлы, входящие в эту группу имеют сходные свойства. Геохимический барьер – кислородный. Ми грируют в большинстве геохимических обстановок, частично мигри руют в сильнокислой среде.

Церий (Ce). Серый металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 28. В природе известен 140Ce (88,48 %), 142Ce (11,08 %), Ce (0,25 %), 136Ce (0.19 %). Радионуклиды распадаются от часов до 140 дней образованием и частиц. Радиус Ce+ – 149, Ce3+ – 105, атомный – 170,4 пм. Основная линия в атомном спектре – 349,257 нм.

Кларк Ce в земной коре – 68.10–4 % (6,1.10–3). Известные минералы – монацит, бастензит. Содержание в костной ткани около 2,7 10–4 %, в крови – менее 0,002 мг/л. Растение-концентратор – капуста.

Празеодим (Pr). Мягкий металл с высокой реакционной спо собностью. Медленно реагирует с кислородом, быстро с водой. Число изотопов празеодима с учетом ядерных изомеров – 26. В природе из вестен 141Pr (100 %). Период полураспада радионуклидов от часов до дней. Радиус Pr3+ – 106, Pr4+ – 92, атомный – 182,8 пм. Основная ли ния в атомном спектре 417,939 нм. Кларк празеодима в земной коре – 9,510-4%. Характерные минералы – монацит, бастензит. Растение концентратор – капуста. Используется в сплавах для получения по стоянных магнитов, в оптических стеклах.

Неодим (Nd). Мягкий металл. Медленно реагирует с холодной водой, но быстро с горячей. Число изотопов с учетом ядерных изоме ров – 24. В природе известно 7 стабильных изотопа и 1 радионуклид Nd с периодом полураспада 2,1 1015 лет. Радиус Nd3+ – 104, атом ный – 182,1 пм. Основная линия в атомном спектре – 430,358 нм.

Кларк в земной коре – 3810–4 % (7,6.10–4). Известные минералы – мо нацит, бастензит. Малотоксичен. Вызывает раздражение глаз. Расте ние-концентратор – капуста. Используется в сплавах для получения постоянных магнитов, в оптических стеклах, глазури в стекле.

Прометий (Pm). Радиоактивный токсичный металл. Число изо топов с учетом ядерных изомеров – 27. Используется в специальных миниатюрных батареях. В природе не известен. Получается в милли граммовых количествах в ядерных реакторах. Радиус Pm3+ – 106, атомный – 181 пм. Все линии в атомном спектре одинаковой интен сивности (389,215 – 441,796 нм). Следы в урановых рудах. В организ ме человека отсутствует. Растение-концентратор – капуста.

Самарий (Sm). Металл. Относительно устойчив в сухом возду хе. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 24. В природе из вестно 4 стабильных изотопа и 3 радионуклида самария с периодом полураспада 7 1015 лет. Радиус Sm2+ – 111, Sm3+ – 100, атомный равен 180,2 пм. Основные линии в атомном спектре – 356,827;

359,260 нм.

Кларк в земной коре – 7,9 10–4 % (7,3.10–4). Малотоксичен. В орга низме человека действует как стимулятор, накапливается в капусте.

Европий (Eu). Мягкий металл. Быстро взаимодействует с кис лородом и водой. Наиболее из реакционноспособных элементов среди лантаноидов. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 26. В при роде известно 2 стабильных изотопа: 151Eu (47,8 %), 153Eu (52,2 %). Ра диус Eu2+ – 112, Eu3+ – 98, атомный – 204,2 пм. Основная линия в атомном спектре – 420,550 нм. Кларк европия в земной коре составля ет 2,1 10–4 % (1,2.10–4). Малотоксичен. Растение-концентратор – ка пуста. Используется в сплавах для получения постоянных магнитов, органических реагентов, специальных стекол, катализаторов, в кера мике и электронике.

Гадолиний (Gd). Металл. Медленно реагирует с кислородом и водой. Растворяется в кислотах. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 23. В природе известно 6 стабильных изотопа и радио нуклид 152Gd (0,20 %), который распадается в течение 1,1 ·1014 лет с образованием частиц. Радиус Gd3+ – 97, атомный – 180,2 пм. Основ ная линия в атомном спектре: 376,839 нм. Кларк гадолиния в земной коре 7,7 10–4 % (7,2.10–4). Малотоксичен. В организме человека дей ствует как стимулятор. Используется в производстве магнитов, огне упоров, в электронике, сплавах.

Тербий (Tb). Металл. Число изотопов с учетом ядерных изоме ров – 31. В природе известен 159Tb (100 %). Радиус Tb3+ – 93, Tb4+ – атомный – 178,2 пм. Основная линия в атомном спектре – 350,917 нм.

Кларк тербия в земной коре – 1,1 10–4 % (1,9.10–4), малотоксичен. В организме человека действует как стимулятор. Используется в твер дотельных устройствах и лазерах.

Диспрозий (Dy). Реакционноспособный твердый металл. Число изотопов с учетом ядерных изомеров – 24. В природе известно 7 ста бильных изотопа. Радионуклид 154Dy распадается в течение 3 106 лет c выделением частиц. Радиус Dy3+ – 93, атомный – 177,3. Основная линия в атомном спектре 353,170 нм. Кларк в земной коре – 610–4 % (4,7.10-4), малотоксичен. В организме человека действует как стимуля тор. Используется в сплавах для изготовления магнитов.

Гольмий (Ho). Металл. Число изотопов гольмия с учетом ядер ных изомеров – 39. В природе известен стабильный 165Ho (100 %). Ра дионуклид 166Ho распадается в течение 1,117 дня c выделением ча стиц. Радиус Ho3+ – 89, атомный – 176,6 пм. Основная линия в атом ном спектре – 345,600 нм. Кларк его в земной коре – 1,4 10–4 % (1, 10–4), малотоксичен. В организме человека действует как стимулятор.

.

Используется: для концентрирования шлаков в высоких магнитных полях.

Эрбий (Er). Металл. Медленно покрывается оксидной пленкой на воздухе и медленно реагирует с водой. Растворяется в кислотах.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.